專題09能量流動(dòng)的相關(guān)計(jì)算

老點(diǎn)梳理

第一步E把握方法精髓,找準(zhǔn)解題切入點(diǎn)

1.食物鏈中能量的“最值”計(jì)算

設(shè)食物鏈A-BfC-D,分情況討論(如下表)：

(1)能量傳遞效率未知時(shí)(按20%即1/5、10%即1/10計(jì)算)

己知問(wèn)題思路求解

+=丫

至少需要A的量Y由3

由D“逆推”A

(D凈增重M)

用“除法”

最多需要A的量丫(―)3

由A“順推”DD最多增重的量yMi/5)3=y

(A凈增重N)

用“乘法”D至少增重的量YN(I/IO)3=Y

(2)已確定營(yíng)養(yǎng)級(jí)間能量傳遞效率的，不能按“最值”法計(jì)算。例如，能量傳遞

效率分別為a%、b%、c%，若A的能量為M,則D獲得的能量為MX〃％Xb%Xc%。

2.在食物網(wǎng)中分析

在解決有關(guān)能量傳遞的計(jì)算問(wèn)題時(shí)，需要確定相關(guān)的食物鏈，能量傳遞效率約為

10%?20%,一般從兩個(gè)方面考慮：

3.利用“拼圖法”巧解能量流動(dòng)

(1)輸入第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量(1%)即生產(chǎn)者的同化量被分為兩部分：一部分在生產(chǎn)

者的呼吸作用中以熱能的形式散失(4),一部分則用于生產(chǎn)者的生長(zhǎng)、發(fā)育和繁

殖。而后一部分能量中包括現(xiàn)存的植物體外、流向分解者的CH流向下一營(yíng)養(yǎng)

級(jí)的Di0

⑵第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)向第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率=(Z)I/WI)X100%,第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)向第

三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率=(￡>2/QI)X100%O

I名師支招I

在具體計(jì)算時(shí)務(wù)必先澄清分流比例求解中應(yīng)“順推(用乘法)”還是“逆推(用除法)”,

動(dòng)物

植物一

(A)

以、一^人⑺)為例。

①若已知“植物同化量(A)”，并告知其“傳向動(dòng)物與直接傳向人比例由1：1調(diào)

整為1：2”，求解人最多增重變化(M),計(jì)算時(shí)宜“順推(用乘法)”

調(diào)整前：A-TT+AZCZ)2=Mi

2I11

調(diào)整后：AQ5+Aq?(m)2=M2

②若已知“人同化量(M)”并告知人的食物來(lái)源”素食、肉食由1：1調(diào)整為

2：1”，求解最少需要植物量(4),計(jì)算時(shí)應(yīng)“逆推(用除法)”

調(diào)整前：―+―j—=4

5W

調(diào)整后：一］二+-7^-=A2

-(-)2

515，

第二步C研析典例，突破方法，舉一反三

【典例11下圖所示的食物網(wǎng)中，若人的體重增加1kg,最少需消耗水藻

kg,最多消耗水源kgo

審題指導(dǎo)能量在相鄰兩個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率是10%?20%。求最少消耗水藻

量時(shí)，選最短的食物鏈，即水藻一小魚(yú)一人，能量傳遞效率按20%計(jì)算，設(shè)最少

消耗水藻為x,則xX20%X20%=lkg,x=25kg；求最多消耗水藻量時(shí)，選最

長(zhǎng)的食物鏈，即水藻一水蚤一蝦一小魚(yú)一大魚(yú)一人，能量傳遞效率按1()%干算,

設(shè)最多消耗水藻為y,則yXl()%Xl()%XI()%Xl()%Xl()%=lkg,y=kgo

答案

【典例2］如圖是某人工魚(yú)塘生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)過(guò)程中部分環(huán)節(jié)涉及的能量值

(單位為1()3kJ.mZar)。頂位肉食動(dòng)物從上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的能量為().25,則肉食

動(dòng)物從上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的能量為;能量從該生態(tài)系統(tǒng)的第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第

三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的傳遞效率約為。第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的傳遞效率約為

審題指導(dǎo)(1)因頂位肉食動(dòng)物從上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的能量為0.25(10,kJm'?.a'),

流入肉食動(dòng)物的總能量=0.25+0.05+5.1+2.1=7.5(103kJ.m-2.a「)，又因?yàn)橛袡C(jī)

物輸入為5(103kJm^-a-1),則肉食動(dòng)物從上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的能量為7.5-5=

2.5(103kJm-2-a-,)e

(2)該生態(tài)系統(tǒng)的第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)(植食動(dòng)物)的能量=2.5+05+9+4=16(103kJm-

2-a-'),能量從該生態(tài)系統(tǒng)的第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的傳遞效率=

2.5R6X100%F5.6%。

(3)第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)流入到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量=16—2=14(103kJ.mi.ar),第一營(yíng)養(yǎng)

級(jí)的能量=14+3+70+23=110(103kJ.mZa-),則第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的

傳遞效率=14R10X100%^12.7%o

答案2.515.6%12.7%

【典例3】⑴若人類獲取植物性食物與動(dòng)物性食物的比例是1：1,將此食物結(jié)

構(gòu)改為4：1,能量傳遞效率按10%計(jì)算，則調(diào)整后可供養(yǎng)的人口是前者的

________倍。

(2)若植物向動(dòng)物及向人提供的能量比例由1：1調(diào)整為1：4,能量傳遞效率按

10%計(jì)算，則調(diào)整后供養(yǎng)的人口是前者的倍。

審題指導(dǎo)

(1)若人類獲取植物性食物與動(dòng)物性食物的比例是1：1,如下左圖，共需植物性

食物的相對(duì)值為55；如果動(dòng)物性食物與植物性食物的比例是1：4,則共需植物

性食物的相對(duì)值是28(如下右圖)。前者對(duì)食物的消耗量是后者的1.96倍，這也

就說(shuō)明后者可供養(yǎng)的人數(shù)是前者的1.96倍。

(2)設(shè)植物能量為M,則調(diào)整前，人所得能量為：MX；X10%+MX；X(10%)2=^

M\\M4IM

+備=堪6調(diào)整后人所得能量為10%+MX|X(10%)2=TT+^=

ZUUZUU2)3ZDDvv

罪,則調(diào)整后：調(diào)整前為煞喘-1.49,即調(diào)整后供養(yǎng)的人口是調(diào)整前的1.49

倍。

答案(1)1.96⑵1.49

第三步。對(duì)點(diǎn)強(qiáng)化.思維建模.成就高考

1.若某草原生態(tài)系統(tǒng)只存在下面的食物關(guān)系，嘗試完成問(wèn)題。

20%20%

植物一?兔—?貓頭鷹

2h/5e

植物陋鼠2貓頭鷹

(3/5)X(2/3)hF

“S20%〃20%A20%3.

植物---??鼠---??蛇---??加頭鷹

(3/5)X(l/3)hg

列方程式得：2h/5X2()%X20%=e,(3/5)X(2/3)hX20%X20%=f,

(3/5)X(1/3)hX20%X20%X20%=g,e+f+g=20g。解得：h弋595(g)。

答案(l)900g(2)595g

2.如圖為一食物網(wǎng)。若要使丙體重增加x,己知其食用的動(dòng)物性食物(乙)所占比

例為小則至少需要的生產(chǎn)者(甲)的量為)，，那么工與y的關(guān)系可表示為()

A.y=90ox+10xB.y=25izr+5x

C.y=20or+5xD.y=10^+lOx

解析由題干中的“至少”可知，應(yīng)該按最大傳遞效率2()%計(jì)算，。表示動(dòng)物性

食物(乙)所占比例，則1-〃表示直接從生產(chǎn)者(甲)獲得食物所占比例，故有(1一

a)x：2()%+ag2()%；2()%=y,即y=2()如+5x。

答案C

實(shí)戰(zhàn)演陳

一、選擇題：

1.某相對(duì)封閉的生態(tài)系統(tǒng)中除分解者外共有五個(gè)種群(每個(gè)種群只占一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí))，其能

量調(diào)查如下表所示：

種群甲乙丙T戊

同化量(IO?2)

kJ/m750200.98500

下列對(duì)該表數(shù)據(jù)作出的分析，正確的是()

A.該生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)可表示為戊一乙一丙一甲一丁

B.當(dāng)甲與丙無(wú)捕食關(guān)系時(shí)，每相鄰兩營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間能量的傳遞效率都相等

C.該生態(tài)系統(tǒng)中甲的數(shù)量增加以后，會(huì)導(dǎo)致丙的數(shù)量減少，乙的數(shù)量增加

D.去除甲和丁后，丙增多乙減少

2.在能量金字塔中，生產(chǎn)者固定能量時(shí)產(chǎn)生了240moiS,，若能量傳遞效率為10%?15與

時(shí)，次級(jí)消費(fèi)者獲得的能量最多相當(dāng)于多少mol葡萄糖？（）

A.0.04B.0.4C.0.9D.0.09

3.某生態(tài)系統(tǒng)中存在下列食物網(wǎng)，若A固定的太陽(yáng)能總量為M,則C獲得的能量范圍大

約是（）

A----------?B---------*C

D----------E----------*F

A.1/100?M?1/10?\\B.1/250?M?1/25?M

C.1/10000?M?1/25-MD,M?1000M

4.下面為能量流經(jīng)某生態(tài)系統(tǒng)第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的示意圖（單位J-cm2.a，），據(jù)圖分析，

有關(guān)說(shuō)法正確的是（）

A.第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量是100J?cn「-a-'

B.該生態(tài)系統(tǒng)第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能量至少為400J-cm-2?a-'

C.能量由第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的傳遞效率是20%

D.該生態(tài)系統(tǒng)第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)同化的能最是15J-cm-2-a-'

5.下表是有機(jī)物從植物傳遞到植食性動(dòng)物鱗翅目幼蟲(chóng)過(guò)程中能量流動(dòng)的情況，根據(jù)表

中數(shù)據(jù)不能得出的結(jié)論是（）

被鱗翅目幼蟲(chóng)吃掉鱗翅目幼蟲(chóng)糞便含鱗翅目幼蟲(chóng)呼吸用于鱗翅目幼蟲(chóng)

項(xiàng)目

的植物有的能量消耗的能量生長(zhǎng)的能量

能量（J）419209.5146.662.9

A.從植物流入鱗翅H幼蟲(chóng)的能量是419J

B.食物中的能量有約15%用于幼蟲(chóng)自身的生長(zhǎng)

C.鱗翅目幼蟲(chóng)從第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲取的能量有一部分在呼吸作用中以熱能的形式散失，因

此能量在生態(tài)系統(tǒng)中的流動(dòng)是不可循環(huán)的

D.鱗翅目幼蟲(chóng)攝入419J的能量，第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)至少需同化1047.5J的能量

6.如圖所示的食物網(wǎng)中，戊的食物有1/2來(lái)自乙，1/4來(lái)自丙，1/4來(lái)自丁，且能量從

生產(chǎn)者到消費(fèi)者的傳遞效率為10樂(lè)從消費(fèi)者到消費(fèi)者的能量傳遞效率為20機(jī)若戊體重增

加20g,需要消耗植物（）

A.1125gB.1600gC.2000gD.6500g

7.下表是某生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)情況的調(diào)查結(jié)果，表中甲、乙、丙、丁、戊分別代表

構(gòu)成該生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)的主要種群［表中數(shù)據(jù)單位：X10?kJ/（m2-a）］o下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

（）

種群同化固定的能量體內(nèi)儲(chǔ)存的能量呼吸消耗的能量

甲16.744.5412.2

乙7015.854.2

丙930229701

T69.52049.5

戊1.6740.41.274

A.表中的丙為生產(chǎn)者

B.表中的種群構(gòu)成2條食物鏈

C.當(dāng)某種原因?qū)е乱掖罅繙p少時(shí)，戊的數(shù)量仍能保持相對(duì)穩(wěn)定

D.第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)和第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率約為18%

8.如圖是某人工魚(yú)塘生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)過(guò)程中部分環(huán)節(jié)涉及的能量值［單位為:

103kJ/（m2?a）］。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A.圖中A代表的生理過(guò)程是細(xì)胞呼吸

B.第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率為15.625%

C.該生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者固定的總能量是9.6X10'kJ/（m2-a）

0.捕食關(guān)系一般不可逆轉(zhuǎn)，所以能量流動(dòng)具有單向性

9.圖甲表示某自然保護(hù)區(qū)的能量流動(dòng)過(guò)程［單位：X103kJ/（m?-a）］,A、B、C、D代表

不同類型的生物，每一營(yíng)養(yǎng)級(jí)所同化的能量都被分為邑、&兩部分；圖乙表示某一種野生動(dòng)

物的數(shù)量變化曲線。下列敘述正確的是（）

A.圖甲中C代表分解者，&表示流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量

B.為了保證各營(yíng)養(yǎng)級(jí)能最的需求，隨著營(yíng)養(yǎng)級(jí)升高，人為輸入的有機(jī)物應(yīng)該增加，圖

中第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率約為16.7%

C.圖乙M段表示地震后該動(dòng)物數(shù)量驟減，決定其數(shù)量變化的主要因素是出生率和死亡

率

【）.為了保護(hù)該物種不至于被滅絕，在力點(diǎn)應(yīng)采取就地保護(hù)措施，為其提供最后的生存

機(jī)會(huì)

10.某生態(tài)系統(tǒng)中存在如圖所示的食物網(wǎng)，如將丙的食物比例由甲：乙=1：1調(diào)整為

2：1,能量傳遞效率按1俄計(jì)算，該生態(tài)系統(tǒng)能承載丙的數(shù)量是原來(lái)的（）

甲------?丙

、乙/

A.1.375倍B.L875倍C.1.273倍D.0.575倍

11.在右圖所示的食物網(wǎng)中，已知各營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的能量傳遞效率為10%,若一種生物攝

食兩種上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物時(shí)，兩種被攝食的生物量相等，則丁每增加10kg生物量，需消耗

生產(chǎn)者多少千克？()

A.250B.500C.2500D.3250

12.如圖是某人工魚(yú)塘生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)過(guò)程中部分環(huán)節(jié)涉及的能量值[單位為1()3

kj/(m2-a)],下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()

A.圖中A代表的生理過(guò)程是呼吸作用

B.第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的能量傳遞效率約為15.6%

C.該生態(tài)系統(tǒng)中生產(chǎn)者固定的總能量是9.6X10"kJ/(/?a)

D.捕食關(guān)系一般不可逆轉(zhuǎn)，所以能最流動(dòng)具有單向性

二、非選擇題

13.如圖是某人工魚(yú)塘生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)過(guò)程中部分環(huán)節(jié)涉及的能量值(單位為1()'kj-m

2-a-，)o頂位肉食動(dòng)物從上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的能量為0.25,則肉食動(dòng)物從上一營(yíng)養(yǎng)級(jí)獲得的

能量為;能量從該生態(tài)系統(tǒng)的第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的傳遞效率約為0

第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)到第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)的傳遞效率約為。

14.下表是對(duì)某水生生態(tài)系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)級(jí)和能量流動(dòng)情況的調(diào)查結(jié)果，表中A、B、C、D分別

表示不同的營(yíng)養(yǎng)級(jí)，E為分解者。Pg表示生物同化作用固定能量的總量，Pn表示生物體貯

存的能量(Pn=Pg—R),R表示生物呼吸消耗的能量。

單位：10，kj/(ni'?a)

PgPnR

A15.92.813.1

B870.7369.4501.3

C0.90.30.6

D14161.979.1

E211.520.1191.4

回答卜列問(wèn)題:

(1)能量流動(dòng)是從A、B、C、D中的哪個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)開(kāi)始的__________o判斷依據(jù)是

(2)該生態(tài)系統(tǒng)中能量從第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)傳遞到第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)的效率約為。

⑶從能量輸入和輸出角度看，該生態(tài)系統(tǒng)的總能量是否增加？__________(填“是”或

“否”)，原因是。

15.如圖是以種植玉米為主的某農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)能量流動(dòng)示意圖，數(shù)值單位

為kJ/cR輸入該農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的總能量________(填“小于”“等于”或“大于”)玉米固

定的太陽(yáng)能總量。已知圖中生產(chǎn)者同化的能量有160kj/cn?未被利用，由此可知，生產(chǎn)者

用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖的能量有kj/cm2,由初級(jí)消費(fèi)者到次級(jí)消費(fèi)者的能最傳

遞效率為。

16.下圖所示的食物網(wǎng)中，若人的體重增加1kg,最少需消耗水藻kg,最多消

耗水藻________kgo

17.圖甲是某生態(tài)農(nóng)業(yè)的結(jié)構(gòu)模式圖，圖乙表示能量流經(jīng)該生態(tài)系統(tǒng)某一營(yíng)養(yǎng)級(jí)的變化

示意圖，其中々?g表示能量值。據(jù)圖回答下列問(wèn)題：

(D圖甲中的是生態(tài)系統(tǒng)的基石，從生態(tài)學(xué)角度分析，人們建立圖示的農(nóng)業(yè)生

態(tài)系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是________________________________________________________________

(2)一般地說(shuō)，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的__________穩(wěn)定性較低，若此生態(tài)系統(tǒng)遭到酸雨危害，

首先受到影響的是，從而影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

(3)沼氣池中的微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的成分屬于0

(4)若圖乙中力表示某食物網(wǎng)中第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)所攝入的全部能量，則〃表示

;。表zj\;

F表示_____________________________________________________________________________

圖乙中的a=(填能量值的符號(hào))，

18.某草原生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈如圖甲所示，部分能量去向統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如圖乙所示單位是

kj/(m2-a),回答下列問(wèn)題：

甲

草食草昆蟲(chóng)

固定的太陽(yáng)能攝入量同化量呼吸散失量流入下一營(yíng)養(yǎng)級(jí)

4.8X1046.8X10：'3.6X10」2.OXJ030.9X103

乙

(1)圖甲種間關(guān)系中同時(shí)具有捕食和競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的生物是

(2)若圖中蜘蛛種群數(shù)量大量減少，則蛇的種群數(shù)量會(huì)________。

(3)從長(zhǎng)遠(yuǎn)的能量去向來(lái)看，據(jù)圖乙推算，食草昆蟲(chóng)用于生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖的能量為

kj/(m2?a),其中被分解者分解利用的能量為kJ/(m2?a)。

(4)研究生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)對(duì)人